CC BY
79
Раздел II. Математическое моделирование экосистем
УДК 504.5
О. А. Неверова, А. А. Быков
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПЕРЕКРЕСТКОВ ГОРОДА КЕМЕРОВО ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ И ФИТОИНДИКАЦИИ
Проведена экологическая оценка загрязнения перекрестков города Кемерово выбросами автотранспорта на основе моделирования максимального разового и среднегодового загрязнения атмосферного воздуха и показателей состояния дре-. , диоксидом азота, оксидом углерода и бенз(а)пиреном. Установлено накопление в листьях рябины сибирской свинца, серы и в меньшей степени азота.
Экология; загрязнение воздуха; автотранспорт; модельные расчеты загрязнения; жизненное состояние растений; аккумуляция листьями свинца, азота и
.
O.A. Neverova, A.A. Bykov
ECOLOGICAL ESTIMATION OF THE CONTAMINATION CROSSROAD CITY KEMEROVO SURGE OF THE MOTOR TRANSPORT WITH USE MODEL CALCULATION AND PHYTOINDICATION
The ecological evaluation of contamination of crossroads of the city of Kemerovo by outliers of motor transport on the basis of modelling of the maximum one-trip and mid-annual atmospheric air pollution and indexes of a state of woody plants is made. High contamination of crossroads of a city by lead, nitrogen dioxide, white damp and benzo(a)pyren is revealed. Accumulation in leaves of a mountain ash Siberian lead, sulphur and to a lesser degree nitrogen is positioned.
Ecology; pollution of air; motor transport; model of calculation of pollution; vital status of trees; accumulation of leafs of lead, nitrogen and sulphur.
Воздушный бассейн г. Кемерово достаточно сильно загрязнен выбросами стационарных источников промышленных предприятий и автотранспорта. Увеличение количества автомобильного транспорта обеспечило в целом транспортному комплексу третье место по массе выбросов в атмосферный воздух [1]. А поскольку выброс от автомобилей осуществляется непосредственно у земной поверхности, то вклад автотранспорта в приземные концентрации вблизи автодорог города достигает по ряду примесей 70-90%. Выбросы загрязняющих веществ от промышленности и автотранспорта оказывают негативное воздействие не только на здоровье , . -портных средств содержатся более 200 загрязняющих веществ, преобладающими из которых, согласно [2], являются свинец и его соединения, диоксид серы и азота, оксид углерода, формальдегид, бенз(а)пирен, сажа, бензин, керосин. Известно, что
из всех участков автодорог наиболее высоким загрязнением характеризуются перекрестки в связи с регулировкой движения светофорами.
Целью представленной работы является экологическая оценка загрязнения перекрестков города выбросами автотранспорта на основе моделирования максимального разового и среднегодового загрязнения атмосферного воздуха, а также показателей состояния древесных растений - жизненного состояния и аккумулирующей способности листьев в отношении свинца, азот- и серосодержащих при.
Исследования растительности проведены в вегетационный период 2005-2007
.
возрасте 30-40 лет, произрастающая вблизи двух перекрестков города, характеризующихся интенсивным движением автотранспорта - перекресток «пр. Кузнецкий
- Сибиряков Гвардейцев» и перекресток «р. Октябрьский - ул. Терешковой». В качестве сравнительных (условно контрольных) служили деревья, произрастающие во внутриквартальных посадках Ленинского района города.
Жизненное состояние растений (ЖС) определяли в середине июля визуальным методом по степени нарушения ассимиляционного аппарата и крон [3]. В конце вегетационного периода (середина августа) производили сбор листьев с 10 исследуемых деревьев удовлетворительного жизненного состояния с каждого исследуемого перекрестка и зоны условного контроля. В предварительно обмытом дистиллированной водой и высушенном растительном материале определяли
[4] [5],
содержание свинца - атомно-абсорбционным методом на базе испытательного « ». -
( ), -
ношение содержания элемента в листьях опытной пробы к его содержанию в листьях условного контроля.
Моделирование максимального разового и среднегодового загрязнения атмосферного воздуха на исследуемых перекрестках города осуществлено на основе данных инвентаризации выбросов в сумме от всех стационарных и передвижных источников, входящих в состав сводного тома ПДВ г.Кемерова за 2002 год [6]. Судя по работе промышленности и транспорта, инвентаризация достаточно правильно отражает состояние источников на период исследований растительности. Для расчета средних концентраций построены распределения климатических па, .
, . участок расположения насаждений рябины сибирской на конкретном перекрестке покрыт серией расчетных точек, и в качестве определяющей концентрации для участка бралась средняя по точкам покрытия. Вклад автотранспорта в расчетных точках возле крупных перекрестков составляет 75-85% по среднегодовым и до 95% по максимальным разовым концентрациям.
Для проведения расчетов максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ использована нормативная методика ОН Д-86 [7]. Расчеты среднегодовых концентраций были проведены в расчетных точках перекрестков по трем различным моделям (рис. 1): известной модели гауссовского факела (гауссова модель); модели расчета среднегодовых концентраций, приведенной в [8] (методика 1995) и разработанной ГГО им. АЛ. Воейкова долгопериодной модели [9], яв-
-86 ( 2005). -
правлению получено из среднегодовой многолетней розы ветров методом интерполяции, рекомендованным в [9]. Распределение ветра по скоростям и классам
устойчивости для гауссовсой модели было ранее получено по данным стандартных метеонаблюдений [10]. Параметры распределений скорости ветра и показателя устойчивости X, необходимые для модели [9], приближенно оценены по известным климатическим характеристикам г. Кемерова [11]. Все три модели входят в состав программного комплекса ЭРА (подробнее см. www.logos-plus.ru).
автотранспорта по трем различным моделям
Приведенное на рис. 1 сопоставление показывает, что все модели достаточно синхронно описывают среднегодовое загрязнение г. Кемерова по загрязняющим веществам, выбрасываемым автотранспортом. В табл. 1 использованы результаты методики [8].
Результаты и их обсуждение
Данные моделирования среднегодовых и максимально разовых концентраций загрязняющих веществ на исследуемых перекрестках приведены в табл. 1. Как показывают данные таблицы, по расчетным максимальным разовым концентрациям имеет место превышение ПДК на двух перекрестках по свинцу, диоксиду азота, оксиду углерода и бенз(а)пирену. Существенное превышение ПДКр отмечено для диоксида азота, оксида углерода и свинца - в 12,04-4,15; 7,49-6,26 и 5,77-5,53 раза соответственно на перекрестках «р. Кузнецкий - ул. Сибиряков Гвардейцев» и «пр. Октябрьский - ул. Терешковой». По среднегодовым концентрациям отмечается расчетное превышение ПДКс по диоксиду азота на двух перекрестках (более чем в 3 - 5 раз) и бенз(а)пирену на перекрестке «пр. Кузнецкий - ул. Сибиряков Гвардейцев» (1,02 ПДК). Причем в большей степени превышение загрязняющих веществ относительно ПДК отмечается на перекрестке «пр. Кузнецкий - ул. Сиби-».
Химический анализ растительности показал, что рябина сибирская, произрастающая вблизи изучаемых перекрестков в большей степени аккумулирует общую серу и свинец, в меньшей степени - общий азот (рис.2).
Как показывают экспериментальные данные, за годы исследований (20052007 .) 0,96-2,23;
- в пределах 1,36-2,38; Коб общим азотом - в пределах 1,05-1,3. Вариабельность данного показателя наиболее высокая для свинца, минимальная - для общего азота. Однако необходимо отметить, что исследуемые деревья характеризуются вполне удовлетворительным показателем ЖС, соответствующим 37-38 баллов (в контроле - 39,6 баллов) (табл. 2). Как показывают данные таблицы, ухудшение балла ЖС у рябины отмечается за счет снижения процента живых ветвей в кроне, степени облиственности ветвей, и в меньшей степени за счет снижения процента живой площади листа.
Таблица 1
Концентрации загрязняющих веществ перекрестков города Кемерово, наиболее загруженных автотранспортом (в долях ПДК)________________________
Перекрестки РЬ да2 802 СО Бенз(а) пирен Са жа Фор- маль- дегид Бен ЗИН
Максимальные разовые концентрации загрязняющих веществ*
Пр.Кузнецкий -ул.Сибиряков Г вардейцев 5,77 12,04 0,31 7,49 2,20 0,43 0,68 0,95
Пр.Октябрьский -ул.Терешковой 5,53 4,15 0,33 6,26 1,85 0,37 0,52 0,72
ПДКр, мг/м куб. 0,001 0,085 0,5 5,0 0,0000 1 0,15 0,036 5,0
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ*
Пр.Кузнецкий -ул.Сибиряков Г вардейцев 0,56 5,66 0,89 0,88 1,02 0,16 0,43 0,23
Пр.Октябрьский -ул.Терешковой 0,48 3,37 0,69 0,65 0,69 0,12 0,42 0,17
ПДКс, мг/м куб. 0,000 3 0,04 0,05 3,0 0,0000 01 0,05 0,003 1,5
* - для каждого вещества взята концентрация, осредненная по всем расчетным точкам на перекрестке
Таблица 2
Характеристика жизненного состояния рябины сибирской, произрастающей вблизи изучаемых перекрестков города Кемерово _____________________(средние данные за 2005-2007 гг.)_____________________
Постоянные - блюдения % живых ветвей в кроне, % Степень - венно- , % % (без некрозов) листьев в кроне, % - % живой площади , % Жиз- ненное состоя- , балл
Контроль 97,5±0,3 100±0,0 99,3±0,7 99,3±0,3 39,6±0,1
. - пр. Октябрьский 85,6±2,2 95,0±0,0 100,0±0,0 98,3±1,7 37,9±0,1
. Г вардейцев -. 84,7±1,5 95,6±0,6 98,3±1,7 98,3±1,6 37,7±0,4
Сопоставление результатов моделирования среднегодового и максимально разового загрязнения атмосферы на изучаемых перекрестках с данными фитоиндикационных исследований показывает, что, несмотря на то, что концентрации диоксида серы в атмосфере изучаемых перекрестков не превышают ПДКр и , -шей степени, чем азота. В то время как концентрации диоксида азота, существен-
но превышающие как ПДКс, так и ПДКр в атмосферном воздухе на исследуемых перекрестках города, вызывают несущественное накопление общего азота в листьях исследуемых деревьев.
Годы исследований
2006 2007
Годы исследований
2006 2007
Годы исследований
Обозначения: 1 - перекресток пр. Октябрьский - ул. Терешковой;
2 - перекресток пр. Кузнецкий - ул. Сибиряков Г вардейцев Рис.2 Коэффициенты обогащения (КиС) листьев общим азотом, общей серой, свинцом рябины сибирской, произрастающей вблизи перекрестков города , , , -, , . Корреляционный анализ показал, что не выявлено достоверной связи между содержанием общего азота, общей серы в листьях рябины и максимально разовыми и среднегодовыми концентрациями диоксида серы и азота в атмосферном воздухе изучаемых перекрестков и показателем ЖС растений.
Однако выявлена прямая достоверная корреляционная связь между содержанием свинца в листьях рябины и его средними максимально разовыми концентрациями в атмосферном воздухе на изучаемых перекрестках (г = 0,92 при п=18).
, , -вает не хроническое действие низких среднегодовых концентраций, не превы-, -духе, превышающие ПДКр более чем в 5 раз. Удовлетворительные показатели ЖС у рябины сибирской указывают на достаточно высокую хемотолерантность данной породы к выбросам автотранспорта.
Выводы
1.
воздуха на перекрестках «пр. Кузнецкий - ул. Сибиряков Гвардейцев» и «пр. Октябрьский - ул. Терешковой», существенно превышающий ПДКр по свинцу, диоксиду азота, оксиду углерода и бенз(а)пирену. Наибольшей степенью загрязнения
« . - . ».
2. , , -растающая вблизи изучаемых перекрестков в большей степени аккумулирует общую серу и свинец, в меньшей степени - общий азот. Вариабельность Коб наиболее высокая для свинца, минимальная - для общего азота.
3. Выявлена прямая достоверная корреляционная связь между содержанием свинца в листьях рябины и его средними максимально разовыми концентрациями в атмосферном воздухе на изучаемых перекрестках (г = 0,92 при п=18), что позво-
, -шение ПДКр свинца в атмосферном воздухе.
4. Удовлетворительные показатели ЖС у рябины сибирской, произрастающей вблизи изучаемых перекрестков, указывают на достаточно высокую хемотолерантность данной породы к выбросам автотранспорта и позволяют заключить, что
25
в данном случае уровень нагрузки от автотранспортных потоков не является критическим для произрастания растений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Материалы к Государственному докладу «О состоянии и охране окружающей природной среды Кемеровской области в 2005 году» / Администрация Кемеровской области. - Кемерово: ИНТ, 2006. - 320 с.
2. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. - СПб., 1999.
3. Николаевский B.C., Николаевская Н.Г., Козлова Е.А. Методы оценки состояния
//
Лесной вестник. 2 (7) май. 1999. С. 76-77.
4. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Колос, 1976. - С. 10-13.
5. Мочалова А.Д. Спектрофотометрический метод определения серы в растениях / Сельское хозяйство за рубежом. 1975. №4. 17 с.
6. Ажигант ТЕ., Алексейченко ТТ., Быков А.А. и др. Проведение сводных расчетов загрязнения атмосферы г. Кемерова для нормирования выбросов и диагностических оценок. В кн. “Экология города. Проблемы. Решения” / Труды V городской научно-практической конференции. -Кемерово, 2003. - С. 41-45.
7. ОТ Д-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -92 .
8. Методика экологической экспертизы предпроектных и проектных материалов по охране атмосферного воздуха. Мин-во охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ. - Москва, 1995.
9. Методика расчета осредненных за длительный период концентраций выбрасываемых в атмосферу вредных веществ (дополнение к ОНД-86). - СПб.: ГГО им.А.И.Воейкова, 2005.
10. Быков АЛ. Разработка и применение математических моделей для управления чистотой атмосферы по среднегодовым показателям. Автореф. дис. канд. хим.
- : -ромета и АН СССР, 1988. - 22 с.
11. ^имат Кемерова / По д. ред. С.Д.Кошинского, Ц.А.Швер. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -166 с.
Неверова Ольга Александровна Институт экологии человека СО РАН E-mail: nev11 @yandex. ru
650065, Россия, г. Кемерово, пр. Ленинградский, 10, тел.: 89059697367
Быков Анатолий Александрович Институт угля и углехимии СО РАН E-mail: nev11 @yandex. ru
650610, Россия, г. Кемерово, ул. Рукавишникова, 21, тел.: 89059697367 Neverova Olga Aleksandrovna
Institute of ecology of the person of the Siberian Branch of the Russian Academy
of Science, of Kemerovo
E-mail: nev11 @yandex. ru
21, Leningradsky, Kemerovo, 650065, Russia, Ph.: 89059697367 Bykov Anatoliy Aleksandrovich
Scientific employee of the laboratory ecological and water problems of Institute of coal and coalchemistry the Siberian Branch of the Russian Academy of Science of Kemerovo
E-mail: nevl 1 @yandex. ru
21, Rukavishnikova Str., Kemerovo, 650610, Russia, Ph.: 89059697367
УДК 629.12: 681.883
A.H. Долгов
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕНАЖЕРОВ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ РЫБОПОИСКОВОЙ АППАРАТУРЫ
Представлена структура программного обеспечения тренажеров гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. Описан состав и назначение программы “Системная модель”, являющейся ядром программного обеспечения рабочего .
,
программным обеспечением рабочего места инструктора.
Тренажер; рыбопоисковая аппаратура.
A.N. Dolgov
PRINCIPLES OF SOFTWARE DEVELOPMENT USED FOR SIMULATORS OF HYDROACOUSTIC FISH-FINDING INSTRUMENTS
The software structure used in hydroacoustic simulators of the fish-finding equipment is offered. The functioning of the “System model” program which is a kernel of the Instructor workstation software is here described. The structure chart of the fish-finding instrument simulator is given, which shows its interaction with the Instructor workstation software as a timing diagram.
Simulator; fish-finding equipment.
Программное обеспечение (ПО) тренажеров гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры (РПА), структура которого представлена на рис.1, состоит из ПО рабочего места (пульта) инструктора и ПО рабочих мест обучаемых. Центральным звеном рабочего места обучаемого в гидроакустических тренажерах является имитатор рыбопоисковой аппаратуры. Характерной особенностью программного обеспечения всех имитаторов РПА является то, что каждый из них работает в составе “вир^ального” рыбопромыслового судна и, следовательно, использует общую для района тренировки информацию.
Эта общая информация представлена в тренажере в виде программы “Сис-”, “ ” сети LAN. Системная модель тренажера (см. рис.1) “порождает” информацию о данных имитируемой внешней среды и моделях движения имитируемых объектов, генерацию которых обеспечивают следующие модели:
